Onlangs heeft het onderzoeksteam van professor Xiao Zhengguo van de School of Physics van de University of Science and Technology of China, het Key Laboratory of Strongly Coupled Quantum Material Physics van de Chinese Academy of Sciences en het Hefei National Research Center for Microscale Material Science belangrijke bevindingen gedaan vooruitgang op het gebied van de bereiding van efficiënte en stabiele perovskiet-monokristallenLED's.

Het onderzoeksteam heeft hoogwaardige, ultradunne perovskiet-eenkristallen met een groot oppervlak gekweekt met behulp van de ruimtebeperkingsmethode, en perovskiet-eenkristal-LED's vervaardigd met een helderheid van meer dan 86.000 cd/m2 en een levensduur tot 12.500 uur voor de eerste keer, waarmee een belangrijke stap is gezet in de richting van de toepassing van perovskiet-LED op mensenverlichting. De relevante prestaties, getiteld “High bright and stable single-crystal perovskite light-emitting diodes”, werden op 27 februari gepubliceerd in Nature Photonics.

Metaalhalogenide perovskiet is een nieuwe generatie LED-display- en verlichtingsmaterialen geworden vanwege de afstembare golflengte, smalle halve piekbreedte en voorbereiding op lage temperaturen. Momenteel heeft de externe kwantumefficiëntie (EQE) van perovskiet-LED (PeLED) op basis van polykristallijne dunne film de 20% overschreden, vergelijkbaar met commerciële organische LED (OLED). In de afgelopen jaren is de levensduur van het grootste deel van de gerapporteerde perovskiet met hoog rendement toegenomenLED-apparatenvarieert van honderden tot duizenden uren en blijft nog steeds achter bij OLED's. De stabiliteit van het apparaat zal worden beïnvloed door factoren als ionenbeweging, ongebalanceerde dragerimplantatie en joule-warmte die tijdens bedrijf wordt gegenereerd. Bovendien beperkt de serieuze Auger-recombinatie in polykristallijne perovskietapparaten ook de helderheid van de apparaten.

Als reactie op de bovenstaande problemen gebruikte het onderzoeksteam van Xiao Zhengguo de ruimtebeperkingsmethode om perovskiet-monokristallen in situ op het substraat te laten groeien. Door de groeiomstandigheden aan te passen en organische aminen en polymeren te introduceren, werd de kristalkwaliteit effectief verbeterd, waardoor hoogwaardige MA0.8FA0.2PbBr3 dunne enkele kristallen met een minimale dikte van 1,5 μm werden bereid. De oppervlakteruwheid is minder dan 0,6 nm en de interne fluorescentie-kwantumopbrengst (PLQYINT) bereikt 90%. Het perovskiet monokristallijne LED-apparaat, vervaardigd met dun monokristal als lichtgevende laag, heeft een EQE van 11,2%, een helderheid van meer dan 86.000 cd/m2 en een levensduur van 12.500 uur. Het heeft aanvankelijk de drempel van commercialisering bereikt en is momenteel een van de meest stabiele perovskiet-LED-apparaten geworden.

Het bovenstaande werk toont volledig aan dat het gebruik van dunne perovskiet-monokristallen als lichtgevende laag een haalbare oplossing is voor het stabiliteitsprobleem, en dat perovskiet-monokristallen LED grote perspectieven biedt op het gebied van menselijke verlichting en weergave.